无线电能传输技术及其在轨道交通中研究进展

用新型无线电能传输技术(wireless power transfer, WPT)为轨道交通供电能够降低牵引供电系统维护成本,提高安全性,是未来重点发展的新型牵引供电技术之一.首先阐述了辐射式、电场耦合式及电磁耦合式三种主要WPT技术的特点,并重点介绍了电磁耦合式WPT技术在轨道交通中应用原理.回顾了国内、外轨道交通WPT技术的研究现状,指出大功率高频逆变器、分段供电技术、电磁耦合机构设计、系统优化和控制、谐振频率稳定控制是WPT技术在轨道交通应用中的几大关键技术及关键问题,并对以上关键技术的现有研究成果进行了总结和分析.分析表明,当前对轨道交通WPT技术的研究应集中在研制大功率高频谐振逆变电源、分段供电技术及系统优化方面,对轨道交通WPT技术传输功率及效率的提高、系统稳定性的提升及工程应用可行性具有重要意义.      

下陷单脊矩形波导传输特性研究

利用亥姆霍兹方程的有限差分格式,研究在下陷单脊矩形波导中,脊在中心位置且几何尺寸变化对传输特性的影响.计算了脊的尺寸变化时的截止波长cλ和单模带宽λc/cλ1,并给出了TE10和TE11模式的场结构图.通过与传统单脊矩形波导的对比,指出了下陷单脊矩形波导传输特性的优缺点.     

人群对地下有限空间电磁波传输特性的影响

用有限元方法研究了人群对地下商场、地铁站台等有限空间的电磁波传输特性的影响．根据计算结果得出如下结论：随着工作频率的提高，人群的反射系数增加；而透射系数随着工作频率的提高而降低．损耗在人群中的入射功率比例在200-300HMz之间有一极大值．     

无砟轨道对轨道电路传输特性的影响分析

定量分析了轨道电路固有衰耗和轨道电路一次参数之间的关系,推导出了轨道电路固有衰耗的计算公式,并利用这些公式分析了无砟轨道对轨道电路固有衰耗的影响.研究表明:轨道电路的最小固有衰耗值随着钢轨电阻的增加而增加;和有砟轨道相比,无砟轨道电路的最优补偿电容减小了,而最小固有衰耗却增加了;改变无砟轨道的结构设计是改善无砟轨道电路传输特性的根本措施.     

复折射率光纤传输特性的微扰分析

运用微扰分析方法计算复折射率光纤复传播常数。光纤的复数模折射率N＝N′ iN′的实部N′由求解相应的实本征值方程得到，而虚部N″则由微扰计算得到。对阶跃型圆光纤，导出了芯区或包层为复折射率时的损耗或增益的解析关系式，数值计算结果表明，本法与直接解复本征值方程得到的精确结果符合得很好。     

光脉冲在LOA-XGM中传输的特性

为了验证线性光放大器的性能，建立了光脉冲在LOA中传输的理论模型，分析了放大器处于增益饱和状态下交叉增益调制效应对传输脉冲的影响、脉冲在LOA中传输的特性，以及不同脉宽对于增益、载流子密度和寿命的影响．结果表明：在相同的信号脉冲峰值增益下，增大抽运光功率或减小探测光功率均使输出脉冲峰值减小；当抽运光功率小于（大于）0．5mW时，输出脉冲上升时间随探测光功率的增加而增加（减小）；随着输入脉冲波长增加，输出脉冲上升时间变长，峰值功率变小；输入脉冲越宽，对载流子密度及其寿命和增益的影响越小．     

切削式吸能的惯性效应

在考虑切削热影响的基础上,采用数值模拟研究了切削式吸能过程的惯性效应,计算了不同初始撞击条件下的稳定切削力、切削位移、最高温度、热耗散能量和热耗散能量比例。计算结果表明:初始撞击能量为20kJ时,切屑生成时切削力未出现明显的初始峰值,稳定切削力变化范围为63.0~63.8kN,变化规律相同,变化趋势一致;撞击质量为200kg,撞击速度变化范围为3~10m·s-1时,稳定切削力变化范围为63.0~64.4kN;撞击速度为10m·s-1,撞击质量由0.4t增加至3.2t时,热耗散能量由4.12kJ增加到36.64kJ,热耗散能量随撞击质量的增大而增大,最高温度变化范围为586℃~602℃,热耗散能量比例变化范围为20.6%~23.2%,稳定切削力的变化范围为63.0~64.1kN。可见,在切削深度和刀具几何参数不变的条件下,初始撞击能量、撞击质量和撞击速度对切削力影响很小,切削式吸能过程的惯性敏感性弱,切削式吸能结构属于第Ⅰ类,而且,切削热占能量耗散比例大,撞击速度对其影响程度大。     

基于表面能的纳米熟石灰改性沥青的黏附特性研究

采用表面自由能方法评价不同纳米熟石灰(NHL)改性沥青结合料的黏聚、黏附和配伍性以及沥青类型和集料类型的影响,评价纳米熟石灰改性沥青在集料表面的抗水剥离能力。结果表明纳米熟石灰的添加明显提高了沥青结合料的表面自由能参数及其分量,进而提高沥青的黏聚、黏附和与集料的配伍作用;当纳米熟石灰掺量高于1%时,其对沥青/集料体系的黏附作用提升幅度下降,建议纳米熟石灰的掺量为1%(占沥青的质量分数)。     

考虑负效应最小化的电动汽车补能诱导研究

随着政府对“碳达峰”等环保政策的贯彻落实,电动汽车凭借节能环保等优点得到了迅速发展。由于电动汽车续航里程短,充电时间长,且路网中的补能需求与充电桩存在时空错配的现象,导致电动汽车补能排队时间长和驾驶员产生里程焦虑等一系列负效应。为此,本文首先从整体路网补能负效应最小化角度,通过引入激励手段实现最优补能方案,建立电动汽车补能诱导双层优化模型。其中,上层为路网补能负效应最小化诱导激励模型;下层为带有补能站点选择的混行路网均衡模型。然后,采用遗传算法求解上层模型,下层模型通过Frank-Wolfe算法求解,得出路网中补能车辆的最优诱导方案。最后,以经典Nguyen-Dupius路网为例验证模型,并进行灵敏度分析。结果表明,尽管本文提出的补能诱导模型增加了规划者的激励成本,但总社会补能负效应成本降低,证明了补能诱导的有效性。     

考虑传输函数特性的行波幅值比较式纵联保护原理

为了精确描述行波在输电线路上的传播过程及其衰减规律,挖掘其携带的故障信息并应用于输电线路继电保护,将线路时域上的波动方程进行Laplace变换,分析了有损均匀传输线的戴维南等效电路,建立了故障附加网络的集总等效电路.在此基础上,推导出输电线两端初始反向行波的数学关系,并提出一种考虑传输函数特性的行波纵联保护算法.该算法利用S变换提取初始行波,计算线路两端初始反向行波的衰减比,依据衰减比识别区内外故障.最后,利用PSCAD/EMTDC仿真数据对保护算法进行测试,结果表明:区内故障时,衰减比大于0.81,区外故障时,衰减比接近0,说明保护算法能可靠识别区内外故障,从原理上克服了线路模型误差、线路参数不确定性等因素产生的不利影响.      

方形波导的图像传输特性

对方形波导的图像传输问题进行了理论分析与探讨,推导出其自成像周期,并借助于数值方法模拟其图像传输特性.结果表明:二分之一自成像周期截面具有成反像的特性;四分之一自成像周期截面可成四个自成像,其他位置的图像与输入位置的图像依次关于y轴、原点和x轴对称.     

软件无线电系统中ADC的应用权衡

分析了在软件无线电系统中应用ADC的几个关键参数,根据目前的器件水平,ADC的使用应全面权衡。指出ADC应用受限的原因,提出了可行的解决方案。     

撞击荷载下耗能装置缓冲吸能特性研究

在桥墩表面设置耗能装置可提高城市立交桥桥墩和高架桥桥墩抵抗车辆撞击的能力。通过对配置耗能装置桥墩试件侧向撞击的试验研究,分析了耗能装置缓冲、吸能效果及其对桥墩动力响应的影响。研究表明,设置合理的耗能装置能够降低撞击力,达到良好的缓冲效果;同时能够吸收部分撞击能量降低桥墩的动力响应。撞击力可降低49%,跨中受拉钢筋峰值应变可降低63%,跨中位移峰值可降低75.6%。     

基于6σ鲁棒性分析的薄壁结构弯曲吸能特性优化设计

结合试验设计、Kriging近似建模技术、Monte Carlo模拟技术,对多种截面薄壁结构进行了确定性优化,并构造了基于6σ鲁棒性分析的优化方法。研究结果表明:实现了对薄壁结构的抗弯吸能特性的优化,并提高了产品质量的可靠性。     

电磁系统动态特性的分析

介绍了用数值计算方法计算电磁系统动态特性的原理与方法，并开发了一套电算程序，利用该程序可以简便、准确地同电磁系统的动态特性。     

轻型货车前纵梁碰撞吸能特性分析

为分析某轻型货车前纵梁碰撞吸能特性,以碰撞理论为基础,运用CATIA软件建立前纵梁有限元分析模型,进行ANSYS/LS-DYNA模拟仿真。结果表明:车架前纵梁在碰撞中的变形吸收了大部分的能量,车架的最大变形位于纵梁的变截面处;纵梁的初速度为13.5 m/s,货车整备质量2.5 t条件下,碰撞发生2 ms后由于材料的塑性变形而产生峰值减速度,随后材料变形失效;车架前纵梁吸能特性与减速度相似,位于碰撞发生2 ms时出现吸能峰值。     

CRH5型动车组碰撞吸能结构研究

结合我国现有动车组端部吸能结构现状,介绍CRH5型动车组车体结构、碰撞吸能工况类型、车体碰撞仿真模型及碰撞吸能性能分析、碰撞吸能元件的材料和结构.对我国高速动车组吸能结构设计具有指导意义.